Sejarah Rem Angin: Dari Westinghouse hingga Truk Modern

Rem angin ditemukan oleh George Westinghouse, yang mematenkan rem kereta udara bertekanan pada 1869 dan mendirikan Westinghouse Air Brake Company di tahun yang sama. Desain pertama itu menggunakan tekanan udara untuk mengaktifkan rem, yang berbahaya ketika sebuah kereta terputus. Pada 1872 ia mematenkan rem angin otomatis: setiap gerbong membawa tangki cadangannya sendiri dan sebuah triple valve, sehingga hilangnya tekanan jalur akan mengaktifkan rem, bukan melepaskannya. Pembalikan logika itulah sebabnya udara bertekanan, bukan hidrolik atau kabel, menjadi standar pada kendaraan berat dan tetap demikian hingga sekarang.

Masalah sebelum rem angin

Kereta api abad ke-19 berhenti dengan bantuan brakeman. Masinis membunyikan peluit, dan para pekerja berjalan di atap gerbong yang bergerak, memutar roda tangan satu per satu. Jarak pengereman bergantung pada seberapa cepat orang-orang itu bisa bergerak. Tabrakan adalah hal biasa, dan brakeman tewas saat menjalankan tugas ini.

Rem uap dan rem vakum sama-sama pernah dicoba. Uap mengembun dan membeku sebelum mencapai bagian belakang kereta yang panjang. Sistem vakum berfungsi, dan tetap digunakan di Inggris dan tempat lain selama beberapa dekade, tetapi vakum hanya bisa memberikan sekitar satu atmosfer selisih tekanan, kira-kira 14,7 psi. Udara bertekanan tidak memiliki batas seperti itu: tangki kecil bisa menampung sekitar 120 psi dan menghasilkan gaya jepit besar melalui ruang yang relatif kecil. Kepadatan energi itulah alasan praktis mengapa udara menang.

Rem angin langsung versus rem angin otomatis

Paten Westinghouse tahun 1869 disebut rem straight air. Pompa bertenaga uap di lokomotif mengisi tangki cadangan, dan katup masinis mengirim udara melalui jalur kereta ke silinder rem di setiap gerbong. Udara masuk, rem aktif. Jalur dibuka ke udara luar, rem lepas.

Kelemahannya jelas begitu diucapkan: selang pecah, kopling lepas, atau kereta terputus dua akan membuang tekanan jalur, dan semua rem di kereta itu terlepas pada saat yang paling buruk.

Rem otomatis 1872 membalik logika itu. Udara dari lokomotif mengisi tangki bantu (auxiliary reservoir) di setiap gerbong melalui jalur kereta. Sebuah triple valve di setiap gerbong memantau tekanan jalur dan melakukan tiga hal: mengisi tangki, mengaktifkan rem, atau melepaskannya. Ketika tekanan jalur turun, baik karena diperintahkan masinis maupun karena selang lepas, triple valve menghubungkan udara tersimpan milik gerbong itu sendiri ke silinder remnya sendiri. Kereta menghentikan dirinya sendiri. Westinghouse kemudian menambahkan triple valve quick-action sehingga pengaktifan menyebar cepat di sepanjang kereta yang panjang, bukan merambat gerbong demi gerbong.

Setiap truk dan trailer berem angin yang dibuat sejak itu berjalan berdasarkan prinsip ini. Kehilangan tekanan suplai, rem pegas langsung aktif. Sistem ini dirancang untuk gagal ke arah berhenti.

Garis waktu: tonggak sejarah rem angin

Dari rel ke jalan raya

Truk menjadi lebih berat lebih cepat daripada perkembangan remnya. Truk berat awal menggunakan tautan mekanis dan kemudian hidrolik, keduanya bisa dipakai pada kendaraan kaku dua sumbu tetapi buruk begitu mulai menambahkan trailer. Sirkuit hidrolik harus disegel, diisi, dan dibuang anginnya (bleeding); tidak bisa sembarangan menyambung dan melepas sistem ini di halaman berlumpur beberapa kali sehari. Udara bisa. Dua gladhand, disambungkan, selesai, dan kebocoran keluar dengan aman ke atmosfer alih-alih kehilangan cairan dan pedal.

Pada akhir 1920-an hingga 1930-an, rem angin menjadi perlengkapan standar pada bus dan truk besar di AS. Bendix dan Westinghouse bergabung sekitar 1930 untuk membuat komponen rem angin otomotif, dan nama-nama itu, bersama Wabco dan kemudian Knorr-Bremse di Eropa, masih muncul pada kompresor, governor, dan katup di truk modern.

Versi jalan raya menata ulang tata letak kereta api tanpa mengubah filosofinya. Kompresor udara yang digerakkan mesin menggantikan pompa uap. Sebuah governor mensiklus kompresor itu antara kondisi terisi dan tidak terisi, alih-alih membiarkannya berjalan terus-menerus. Peran triple valve terbagi ke katup relay, katup quick release, dan pada trailer, sebuah relay darurat yang mengaktifkan rem trailer jika jalur suplai hilang — persis ide 1872 dalam wujud yang berbeda.

Apa yang diwariskan sistem modern

Truk yang dibuat saat ini adalah arsitektur Westinghouse dengan penyempurnaan selama satu abad:

• Aktuasi gagal-aman. Rem pegas mulai menahan seiring udara berkurang dan aktif penuh pada kisaran 20-45 psi, tergantung ruang rem.
• Energi tersimpan di setiap titik pemakaian. Tangki di traktor dan trailer, sama seperti tangki di setiap gerbong kereta.
• Tekanan kerja sekitar 120 psi. Governor biasanya memutus di kisaran 120-135 psi dan menyambung kembali sekitar 100-110 psi, sehingga sistem yang terisi penuh berada sekitar 120 psi. Lampu peringatan dan buzzer di dasbor menyala saat tekanan turun ke sekitar 60 psi.
• Redundansi. Pengereman servis dibagi menjadi dua sirkuit independen sehingga satu kegagalan tidak melumpuhkan semuanya — padanan jalan raya dari prinsip tidak mengandalkan satu jalur saja.
• Pengelolaan kualitas udara. Kompresor melewatkan udara panas, lembap, dan sedikit berminyak. Pengering dan siklus purge ada karena kelembapan dan minyak sudah merusak katup jauh sebelum ada yang menulis standarnya.

Yang benar-benar berubah adalah kontrolnya, bukan aktuasinya. ABS, EBS, kontrol stabilitas, dan pengereman darurat otomatis semuanya berada di atas lapisan pneumatik, memodulasi tekanan lebih cepat dan lebih presisi daripada kaki manusia. Udara tetap yang bekerja. Untuk penjelasan mekanis bagaimana bagian-bagian ini bekerja bersama pada kendaraan masa kini, mulai dari cara kerja sistem rem angin, dan bandingkan kedua filosofi berdampingan di rem angin versus rem hidrolik.

Mengapa tidak pernah tergantikan

Berbagai alternatif telah diusulkan sepanjang 150 tahun terakhir. Tidak ada yang mengalahkan kombinasi yang ditawarkan udara: fluida kerja yang gratis dan tak terbatas; kebocoran yang keluar ke atmosfer alih-alih menjatuhkan pedal; kopling yang bisa disambungkan pengemudi dalam hitungan detik di cuaca apa pun; energi yang bisa disimpan dalam tangki baja; dan mode kegagalan yang menghentikan kendaraan, bukan membebaskannya.

Pengereman elektromekanis mungkin suatu saat mengubah hal ini pada beberapa kendaraan berat, dan kontrol elektronik sudah mendominasi pengambilan keputusan. Namun aktuator di ujung roda tetap berupa diafragma yang didorong udara bertekanan dan ditahan cadangan oleh pegas — sebuah ide yang dipatenkan pada 1872 yang belum pernah perlu digantikan siapa pun.